新嶺后大橋錐坡加固施工技術探討

■姚建軍

（福建省高速公路集團有限公司南平管理分公司，南平 353000）

隨著我國國民經濟的迅速發展，在當今的社會里，全國人民已經擺脫貧困，大部分家庭已過上小康生活， 廣大民眾的生活水平得到進一步提高，汽車已成為普通百姓家庭的主要出行工具。 因此，人們對高速公路出行快速性、舒適性和安全性的需求越來越高，如何確保高速公路路基橋梁等主要基礎設施的完好性，是高速公路養護技術工作者一項非常重要的工作。

1 工程概況

新嶺后大橋位于寧武高速公路K290+148 （福建南平市境內），屬高山丘陵斜坡間山谷地貌，其武夷山臺沿線路方向自然坡較緩， 坡度大致為8°～25°，下部原地表為大河。 2020 年7 月初，因當地連降暴雨， 該橋B 道武夷山橋臺錐坡及部分路基于2020 年7 月8 日發生坍塌， 現場情況岌岌可危，嚴重影響寧武高速行車安全，具體見圖1～3：（1）武夷山臺B 道錐坡整個坍塌（圖1）；（2）臺前護墻下沉開裂（圖2）；（3）1#橋墩樁基沖刷掏空嚴重（圖3）。

圖1 錐坡坍塌嚴重

圖2 臺前護墻開裂

圖3 橋墩沖刷掏空

檢測單位監測了新嶺后大橋錐坡坍塌的動態變形情況，以及原有坡面構筑物的工作狀況。 監測結果表明：（1）各監測孔及錐坡表面均未發現明顯的變形，ZK5 監測孔在22 m 埋深處有活動變形的跡象；（2）材料有嚴重缺損，出現功能下降，構筑物大部分已損壞，影響交通[1]。 根據橋梁外觀檢查和錐坡的動態變形檢測數據，可以推斷該橋的錐坡處于蠕動變形狀態。

根據 《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21-2011）[1]和檢測單位的綜合檢測數據，評定新嶺后大橋技術狀況為三類橋。 為了確保橋上車輛的行車安全， 經業主研究決定于2020 年7 月下旬對該橋病害進行維修加固處治。

2 橋梁病害加固方案

設計單位對該邊坡進行現場勘察后，結合橋梁外觀病害、邊坡動態變形及原有構筑物工作狀態的檢測報告，鑒于該橋橋頭錐坡地質復雜，山洪頻發且流量大，不良地質比較多，易產生邊坡推移和坍塌等諸多因素。 研究決定采用錐坡腳混凝土擋墻、坡面預應力錨桿框架梁、 臺前非預應力錨桿護面墻、坡面及平臺片石混凝土硬化、臺后路基注漿相結合的綜合加固方案。

2.1 施工準備

施工前準備：（1）根據施工現場情況，須備好鋼管支架等施工所需的桿件，注漿、張拉等機械設備必須由具有資質的單位進行檢驗，標定合格后方可投入使用。 （2）工地采用的鍍鋅鋼筋籠、錨桿鋼筋、水泥等所需的主要材料，在進場時，必須附有質量保障的出廠合格證明，并根據規范要求，由監理和業主進行隨機抽檢，通過抽查檢驗合格后才可投入使用，錨桿使用的鋼筋須統一集中加工制作。 （3）做好“三通一平”即路通、電通、水通和場地平整的各項施工前準備工作。

2.2 施工總流程

因該橋錐坡地形變化較大，且坡面含有較多坍塌后的浮土亂石，故采用清除表層松散體后，再進行各個構筑物的施工， 具體施工順序如下: 錐坡面挖臺階填片石→預應力錨桿鉆孔注漿→非預應力錨桿鉆孔注漿→預應力錨桿框架梁施工→坡腳仰斜式擋墻施工→臺前護面墻施工→坡面及平臺硬化→臺后路基注漿加固。

3 綜合加固施工工藝

該橋梁病害處治的項目大部分是地下隱蔽工程, 須嚴格按照有關技術規范和質量檢評標準來實施， 地下隱蔽工程必須按順序逐項施工和逐項驗收，即完成上一道施工程序并經驗收合格后，才能進行下一道工序的實施, 以確保錐坡構筑物的質量和施工安全。 橋梁綜合加固方案見圖4。

圖4 橋梁綜合加固方案布置示意圖

錐坡及部分路基坡面在完成損壞松散體清理之后，首先對邊坡水平、中心線、橫截面進行復測，根據設計圖紙放樣坡面擋墻、護墻、預應力和非預應力錨桿、框架梁等構筑物的具體位置，并按設計要求打樁編號，每完成一項施工任務后，就將樁號用紅漆一一標記在構筑物上。

3.1 錐坡面挖臺階填片石

在錐坡面填片石之前，必須先挖臺階，挖臺階由上向下，而填筑片石則由下向上，填片石表面層必須碼砌，保持坡面大致平整。

3.2 預應力錨桿鉆孔注漿

預應力錨桿（圖5）總數8 根，鉆孔孔徑為110 mm，錨桿長20 m,采用PSB1080 螺紋鋼筋,荷載不大于300 kN。（1）錨桿軸線方向每隔1.5～2.0 m 設置1 個對中器，以保證錨桿的保護層厚度。 （2）錨桿自由段防腐采用刷漆、涂防腐潤滑脂、外套高密度聚丙烯塑料管及管外與孔壁間注水泥漿等多層防腐措施，所涂的潤滑脂為復合鈣基潤滑脂。 （3）錨桿鉆孔采用無水鉆進方式成孔，同時采用高壓氣清除孔壁灰土巖屑等雜物，鉆孔完成后將錨桿緩慢送入孔中至設計位置。 （4）錨桿鋼筋的連接采用原廠配套連接器，連接器和外錨螺母的極限抗拉荷載不低于桿體母材的極限抗拉荷載。 （5）錨桿采用孔底注漿法注漿。 注漿材料為M30 水泥漿，注漿材料加入聚丙烯晴纖維（PAN），摻入量1.8～2.0 kg/m3（纖維抗拉強度不小于700 MPa）； 錨固段和張拉段注漿壓力不小于2.5 MPa。

圖5 預應力錨桿布置示意圖

3.3 非預應力錨桿鉆孔注漿

非預應力錨桿（圖6）總數18 根，鉆孔孔徑為90 mm，錨桿長12 m,采用32HRB400 螺紋鋼筋，荷載不大于124 kN。 （1）錨桿鉆孔采用無水鉆進方式成孔， 同時采用高壓氣清除孔壁灰土巖屑等雜物。（2）錨桿使用鋼筋在施工初期，按使用錨桿數量的3%進行拉拔試驗。 （3）錨桿支架鋼筋應與桿體鋼筋焊接牢靠， 每2 m 等距離布設一處，確保錨桿鋼筋下入鉆孔后居中；16 焊接鋼筋為4 根， 分別與錨桿鋼筋及護墻中鋼筋焊接牢靠，以固定錨桿。 （4）鉆孔完成后將錨桿緩慢送入孔中至設計位置， 然后采用M30 水泥漿孔底注漿，其壓力0.2～0.4 MPa。

圖6 非預應力錨桿布置示意圖

3.4 預應力錨桿框架梁施工

坡面4 孔預應力錨桿框架梁（圖7），規格8 m×8 m，數量2 片。 （1）框架梁嵌入坡面35 cm，硬質砌石邊坡開挖凸出或凹進均不應大于20 cm， 軟質填石則不應大于10 cm，框架梁刻槽后采用厚2～5 cm的水泥砂漿進行基底調平，遇局部架空采用C30 混凝土補調平整。 （2）框架豎肋基礎底部先鋪墊5 cm厚混凝土墊層，再進行鋼筋安裝。 若錨桿與框架箍筋相干擾， 可局部調整箍筋間距及橫梁主筋位置。（3） 框架梁間設厚2 cm 變形縫， 用浸瀝青木板填塞。（4）框架梁采用C30 混凝土澆筑，錨固節點處混凝土應采用小型振動棒從多方向進行多次振搗，保證混凝土振搗密實以滿足混凝土受力要求。 （5）框架混凝土養生1 周左右，即開始框內60 cm 厚C25片石混凝土澆筑， 在澆筑前先將框底整平并鋪設300 g/m2長絲土工布。（6）當框架梁混凝土養生（28 d）達到設計強度，開始對錨桿進行張拉，張拉值為300 kN，錨桿張拉分次進行，張拉力按30%左右遞增，嚴禁單個錨桿一次張拉到位；全部錨桿張拉完成并錨固后，最后用混凝土封錨。

圖7 預應力錨桿框架梁布置示意圖

3.5 坡腳仰斜式擋墻施工

（1）在基礎開挖之前，須根據設計圖紙進行放樣，放樣好后再進行仰斜式擋墻基坑的開挖。 基坑開挖好后，及時測量地基承載力[2]，地基承載力小于300 kPa 的土層地段， 按設計要求增挖基礎深度并換填80 cm 厚級配碎石墊層。 （2）砌筑鍍鋅鋼筋石籠時，要錯縫進行并上下層緊扣；鋼筋石籠石材強度為MU30，最小尺寸不小于30 cm。 （3）擋墻與鋼筋籠接觸面鋪設300 g/m2長絲土工布。 （4）仰斜式擋墻總長20 m 分兩段施工， 第1 段實施一半后再進行第2 段，擋墻中間設一道2 cm 沉降縫；模板拆除后去除部分縫內木板，采用瀝青麻筋填塞，并深入墻體內20 cm。 （5）擋墻模板安裝好后，用導管將C25 混凝土送到指定位置，再使用振搗器將混凝土分層振搗密實。 （6）擋墻基坑回填后的地面標高，必須高于檔墻基礎頂面且不小于1 m。

3.6 臺前護面墻施工

（1）臺前護面墻采用C25 混凝土澆筑。 安裝模板時，在護面墻上布設直徑φ75 mmPVC 泄水孔，間距2 m×2 m 呈品字形交錯布設。 （2）護面墻背全部鋪設300 g/m2長絲土工布。 （3）擋墻模板安裝好后，用導管將C25 混凝土送到指定位置，再使用振搗器將混凝土分層振搗密實。

3.7 坡面及平臺硬化

該項目包含錐坡和部分路基的坡面及平臺。

（1）坡面及平臺均采用C25 片石混凝土澆筑，安裝模板時，根據坡面高和地基性質不同，每隔10～15 m 安設一道2 cm 厚沉降縫； 模板拆除后去除部分縫內木板， 采用瀝青麻筋填塞， 并深入墻體內20 cm。 （2）坡面及平臺底面全部鋪設300 g/m2長絲土工布。 （3）在坡布設直徑φ75 mmPVC 泄水孔，間距2 m×2 m 呈品字形交錯布設。 （4）坡面及平臺模板安裝好后，即可開始澆筑C25 片石混凝土，在澆筑片石混凝土過程中，必須用插入式振搗器將混凝土分層振搗密實，片石參量不大于30%。

3.8 臺后路基注漿加固

臺后路基注漿（圖8）采用φ90 mm 鉆孔，鉆孔間距1 m×1 m 梅花形布置， 花管采用9 m 長φ80 mm×3 mm 無縫鋼管加工而成。 （1）鉆孔采用無水鉆進方式成孔，同時用高壓氣清除孔壁灰土巖屑等雜物。 （2）花管φ6 支架鋼筋每處3 根，分別與花管焊接牢靠，支架鋼筋1 m 等距離布設，確保鋼花管下入鉆孔后居中。 （3）出漿段每周鉆4 個出漿孔，孔眼φ4～6 mm，梅花型布設，間距40 cm。 （4）鋼花管管口進入路面以下0.1 m， 孔口設止漿塞并設排氣孔，以保證注漿飽滿。 （5）注漿材料采用M7.5 水泥砂漿，設計注漿擴散半徑為0.6 m，注漿時可摻入一定量的水玻璃，盡量使漿液充分滲入土體，灌漿壓力0.3～0.5 MPa，壓漿結束后用濃漿封孔。

圖8 臺后路基注漿布置示意圖

4 施工過程異常情況處理

（1）本工程地理位置和地質條件復雜，在開挖擋墻基礎時部分地段內側坡面出現蠕動變形現象，為了確保挖基工作繼續開展，故采用分段跳槽進行開挖，即由兩側向中間跳槽逐段施工，開挖一段實施一段，待前一段施工完成后，再進行下一段基礎的開挖。 （2）在錨桿鉆孔過程中出現多次塌孔、縮孔、孔壁掉塊、卡鉆等異常情況。 應立刻停鉆，并及時進行固壁灌漿處理，待水泥砂漿初凝后，重新開孔鉆進，鉆孔結束后，使用高壓空氣將孔內巖粉及雜質全部清除出孔外； 部分錨孔采用了套管跟進法，較好滿足了設計的孔深要求。 （3）在錨孔注漿過程中，多次出現注漿管堵塞現象，采取進漿管錨孔補設回漿管，并通過回漿管進行注漿的方法，有效地提高了注漿數量， 較順利完成了錨桿注漿任務。（4）在臺后路基注漿過程中，部分注漿孔的注漿量已超過設計值，但壓力還是達不到設計值，而且吸漿率還是較快，則采用加大灰漿的水灰比，并在灰漿中加入適量細沙， 并且采用間歇式注漿的辦法，就很好地達到目標壓力值的要求。

5 加固效果

高速公路橋梁加固是一項技術復雜而長期的工作， 如何選擇采用經濟合理防護有效的加固措施，是高速公路養護技術工作者一項值得深入研究和探討的重要課題。 新嶺后橋梁的加固，采用錐坡腳混凝土擋墻、坡面預應力錨桿框架梁、臺前非預應力錨桿護面墻、坡面片石混凝土硬化和臺后路基注漿相結合的綜合處理方法，彌補了新嶺后大橋下錐坡原有構筑物受力不足的設計缺陷，并為坡體增加一定的剛性支撐，能夠有效減緩了錐坡體的蠕動變形，對防止地基土體的剪切破壞和失穩起到了積極作用。 在工程施工過程中，對橋臺和錐坡進行了沉降量的觀測， 其橋臺和錐坡的沉降變化不大；工程竣工半年后， 檢測單位對該橋梁進行一次監測，橋梁病害并沒有繼續發展，目前運行狀況良好。 通過今年幾場暴雨洪水的考驗和近一年的行車運營實踐證明，這種維修加固方法對類似橋梁病害的處治是有效可行的。